[發(fā)明專利]一種基于CAN總線的抗電磁干擾方法及裝置

無效

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• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102082612A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 呂振華;尹穎;王海川;張友煥
• 申請（專利權）人: 北京汽車新能源汽車有限公司
• 主分類號: H04B15/00
• 分類號: H04B15/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的抗電磁干擾方法及裝置，屬于純電動汽車總線技術領域。

背景技術

純電動汽車是高度機電一體化的產品，與傳統的內燃機汽車相比，它增加了許多電器部件，如電機、動力電池、功率轉換器以及各種控制器等，它們工作時會產生大量高頻電磁波互相干擾，這就意味著純電動汽車在電磁抗干擾面臨著更嚴峻的考驗。

純電動汽車控制需要良好的通訊協調性和運行可靠性，良好的通訊系統是實現電動汽車可靠運行的關鍵。CAN總線結構是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通訊網絡。純電動汽車CAN總線結構一般包括整車動力部分的主電機控制器、電池組管理系統、整車控制器和電動汽車屏幕顯示系統等多個設備，這些子系統之間通過CAN進行數據通訊和命令傳輸，每個節(jié)點設備都能夠在脫離CAN總線的情況下獨立完成自身系統的運行，從而滿足車輛運行安全性的需要。同時CAN總線也不會因為某個設備的脫離而出現系統結構崩潰的現象。

純電動汽車的整個系統工作時，CAN總線受到很大的干擾。CAN的信號傳輸速率對整車的動力和安全性影響很大，為了提高整車的動力性和安全性，需要提高CAN總線的抗干擾能力，保護動力CAN總線在高速信號交互過程中盡可能不被外界因素所干擾，確保系統可靠運行。

目前在純電動汽車上應用的CAN總線抗電磁干擾方法是在CAN收發(fā)器的信號端增加光電隔離器，使輸入端和輸出端實現了信號的電氣隔離，起到濾除信號干擾的效果。但是光電隔離器對差模騷擾有抑制效果，而對共模騷擾卻沒有明顯作用，不能完全解決CAN總線上的電磁干擾問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于CAN總線的抗電磁干擾方法及裝置。CAN總線信號是差分信號，純電動汽車的整個系統工作時，CAN信號在傳輸過程中會受到干擾，為了增強CAN通訊的可靠性，確保整個系統運行正常。

本發(fā)明涉及一種基于CAN總線的抗電磁干擾方法，包括步驟如下：

在CAN收發(fā)器的信號通訊端增加一個共模扼流圈，起到對高頻干擾的隔離作用。共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流和頻率很低的差模信號都可以通過，而對于高頻共模噪聲則呈現很大的阻抗，發(fā)揮了一個阻抗器的作用。共模扼流圈也稱為共模電感，是在一個閉合磁環(huán)上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。常用于過濾共模的電磁干擾，抑制高速信號線產生的電磁波向外輻射發(fā)射，提高系統的電磁兼容性。其工作原理是當工作電流流過兩個繞向相反線圈時，產生兩個相互抵消的磁場，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可忽略不計的工作頻率下小漏電感的阻尼；如果有干擾信號流過線圈時，線圈即呈現出高阻抗，產生很強的阻尼效果，達到衰減干擾信號作用；它實質上是一個雙向濾波器，一方面可以濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又可以抑制本身不向外發(fā)出電磁干擾，避免影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工作，從而保證CAN通訊和車上整個系統運行的可靠性。

在CAN總線的兩端CAN高與CAN低之間配置了兩個和值120Ω的電阻，其作用是總線匹配阻抗，可以增加總線傳輸的穩(wěn)定性和抗干擾能力，減少數據傳輸中的出錯率；在CAN高與CAN低信號端放置濾波電容，濾除靜電干擾，提高CAN通訊的可靠性。

CAN總線信號通過CAN收發(fā)器芯片TLE6250G與微控制器之間進行信息傳遞；TLE6250G是針對汽車環(huán)境設計的CAN收發(fā)器，除了具有作為CAN收發(fā)器一般的功能外，其本身也具有靜電保護和抗電磁干擾性。

一種基于CAN總線的抗電磁干擾電路裝置，收發(fā)器芯片的第一引腳1和第四引腳4分別與微控制器的數據發(fā)送端(CAN_TXD)和數據接收端(CAN_RXD)相連；第五引腳5連VCC_5V，即與5V電源相連；差分信號端CAN高與CAN低輸入端連接的第一電阻和第三電阻用以匹配線路；差分信號端CAN高與CAN低輸入端連接第五電容和第六電容用來濾除電磁干擾；5V電源和地信號之間連接第一電容吸收靜電放電；第四電阻的一端連接CAN收發(fā)器芯片的第六引腳6；第二電阻的一端連接CAN收發(fā)器芯片的第七引腳7；共模扼流圈的一端的兩條線端分別連接第四電阻的兩端，共模扼流圈的另一端的兩條線端分別連接第二電阻的兩端。

信號CAN_H與信號CAN_L進入CAN收發(fā)器芯片之前經過共模扼流圈濾除總線上的電磁干擾。

一種基于CAN總線的抗電磁干擾電路裝置包括以下器件：CAN收發(fā)器芯片一個、共模扼流圈一個、電阻五個(電阻值和封裝不同)和電容六個(電容值不同)。